Kết cấu bê tông ứng lực trước căng sau trong nhà nhiều tầng lê thanh huấn, nguyễn hữu việt, nguyễn tất tâm

Trong trường hợp này biến dạng của thép căng sau khi đã bị trừ đi tổng các giá trị biến dạng do các tổn hao xáy ra trong quá trình căng và chịu lực có thể lên tới 0,0008 0.089c, vậy biến

PGS TS LÊ THANH HUẤN (C hủ b iên )

TS NGUYỄN HỮU VIỆT - ThS NGUYỄN TẤT TÂM

KẾT CÂU BÊ TÔNG

TRONG N H À NHIẺV TÂNG

PGS TS LÊ THANH HUẤN (Chủ biên)

TS NGUYỄN HỮU VIỆT - THS NGUYỄN TẤT TÂM

KẾT CÁU BÊ TÔNG

L Ờ I NÓI DẤU

Kết Cấu bẽ tổng ứng lực trước (BTƯ LT') là một dạng kết cấu đặc biệt trong kết cấu bê tông cốt thép đã vả đang được sử dụng rộng rãi trong xảy dựng nhà và công trình Trong công tác thiết kế, thi công đòi hỏi p h ả i tuân th ủ : ngoài những quy định cơ bản đối với kết cấu bê tông thường còn những chỉ dẫn riêng đã được th ể hiện trong các tiêu chuản hiện hành trong và ngoài nước.

Kết cấu bê tông ứng lực trước được thực hiện theo 2 công nghệ khác nhau tuỳ thuộc vào phương thức sản xuất và thi công công trình Đỏ là công nghệ căng trước và công nghệ căng sau Cuốn sách này chỉ đề cập tới những nội dung về tính toán, thiết kê, cấu tạo và- thi công các kết càu dầm, sàn nhà nhiều tầng theo công nghệ căng sau trên bê tông đ ổ tại chỗ.

Cuốn sách được biên soạn dựa theo Tiêu chuản Thiết kê Kết cấu

bẽ tông và bê tông cốt thép TCXD VN 356: 2005 cùng m ột s ố tiêu chuân, tài liệu khác trong đó có những kết quả nghiên cứu, kinh nghiệm thiết kế, giám sát và thi công các th ể loại kết cấu bê tông ứng lực trước trong những năm qua.

Sách được dùng làm tài liệu tham khảo cho học viên ngành xây dựng dân dụng và công nghiệp, đong thời củng có ích đối với kỹ sư thiết kế, giám sát và thi công kết cảu bê tông ứng lực trước trong công trình xây dựng nói chung.

Phân công biên soạn như sau: PGS TS Lê Thanh H uấn, chủ biên viết chương 1, 2, 5 Cùng VƠI TS Nguyễn Hữu Việt và Th.s Nguyễn Tất Tâm viết chương 3 và chương 4.

N hản cỉây chúng tôi xin chân thành cảm ơn các giảng viên Bộ môn Kết cảu bê tông - Gạch đá Khoa Xây dựng Trường Đại học Kiến trúc Hà nội đã đóng góp nhiều công sức trong quá trinh hợp tác nghiên cứu và biên soạn.

Chắc rằng xu â t bản lần này không tránh khỏi thiếu sót, chúng tôi mong được bạn đọc góp ý, phê bình Mọi ý kiến đỏng góp xin gửi về: Phòng biên tập sách Khoa học kỹ thuật - công nghệ N hà xuất bản Xây dựng, 37 Lê Đại H ành - Hà Nội Điện thoại: 043.9741954.

Các Tác giả

T H U Ậ T N G Ữ V À K Ý H IỆ U

1 Thuật ngữ

Bê tông ứng lực trước (viết tắt: BT ƯLT) là dạng kết cấu bê tông cốt thép đặc

biệt được gây ứng suất trong quá trình chế tạo trước khi có tải trọng sử dụng

Căng trước hay căn2 trên bệ là phương pháp gây ứng suất trước cho kết

cấu bằng việc căng cốt thcp trcn 2 trụ (bệ, mố) trước khi đổ bê tông

Căng sau hay căng trên bê tông là phương pháp gây úng suất trước cho

kết cấu bằng việc căng cốt thép sau khi đổ bê tông

Cốt sợi là cốt thép có đường kính nhỏ hơn 6mm.

Cốt th lìlà cốt thép có đường kính lớn hơn 5mm.

Bó thép bao gồm nhiều sợi thép được bó lại.

Bện hay tao thép bao gồm các sợi thép được bện hoặc xoắn vào nhau.

Cáp dùng dể chỉ các loại cốt thép sợi dạng bó hoặc bện.

Cốt căng là các loại cốt thép (cáp) cường độ cao dùng để tạo ứng suất

trước rồi cùng chịu lực với côt thép thường trong kết cấu BTƯLT

Neo là thiết bị hoặc các chi tiết dùng đế giữ, hãm cốt thép kéo căng trong

và sau khi tạo ứng suất trước trong kết cấu

Bộ nối là các chi tiết dùng để nối các cốt thép kéo cãng trong kết cấu.

2 Ký hiệu

A diện tích toàn phần mặt cắt ngang cấu kiện kết cấu, cm2

Ah diện tích phần bê tông đã trừ di toàn bộ diện tích cốt thép choán

chỗ, cm2

Arcd diện tích tiết diện quy đổi bao gồm diện tích tiết diện bê tông Ah và

phần diện tích tiết diện cốt thép đã được quy đổi ra diện tích bê tông

tương dương

Asp diện tích tiết diện cốt căng đặt trong vùng kéo, cm2

A' diện tích tiết diện cốt căng đặt trong vùng nén, cn r.

AS,A ' tươne úng là diện tích tiết diện cốt thép thường đặt trong vùng

kéo và vùng nén tiết diện

ES[1, Es tương ứng là inôđun đàn hồi của cốt căng và cốt thép thường, MPa

b chiều rộng tiết diện chữ nhật, chiều rộng sườn tiết diện chữ T và

chữ I

br, b' chiều rộng cánh tiết diện chữ T và chữ 1 tương ứng trong vùng

chịu kéo và nén

h|, h'j phần chiều cao của cánh tiết diện chữ T và chữ I tương ứng trong

vùng chịu kéo và nén

a, a' khoảng cách từ hợp lực của cốt thép dặt trong vùng kéo và nén

đến biên gần nhất của tiết diện;

h„, h[, chiều cao làm việc của tiết diện tương ứng bằng h-a và h-a';

Mlc mômen uốn tiêu chuẩn do tải trọng tiêu chuẩn tác dụng

Rb,Rbscr cường độ chịu nén tính toán dọc trục của bè tông ứng với trạng

thái giới hạn thứ nhất và thứ 2 (cường độ lãng trụ)

Rbn cường độ chịu nén tiêu chuẩn dọc trục của bê tông ứng với trạng

thái giới hạn thứ nhất (cường độ lãng trụ)

cường độ tính toán của cốt thép thường đặt trong vùng nén.cường độ chịu kéo tính toán của cốt căng đặt trong vùng kéo

ứng suất giới hạn đối với cốt căng MPa

ứng suất hao do chùng cốt thép, MPa

ứng suất hao do chênh lệch nhiệt độ giữa cốt thép và thiết bị căng trong trường hợp bê tông được chung hấp bằng nhiệt MPa

ứng suất hao do biến dạng neo MPa

úng suất hao do cốt thép bị uốn cong trong các ống luồn cáp MPaứng suất hao do biến dạng của khuôn đúc cấu kiện MPa

ứng suất hao do từ biến nhanh của bé lòng ngay sau khi dược truyền ứng lực, MPa

ứng suất hao do co ngót

ứng suất hao do từ biến theo thời gian chất tải MPa

ơ e.m2-ơ éon2 lương ứng là ứng suất khống chế của cốt cáng s và S' theo

công nghệ căng sau

eb biến dạng tỷ đối của bê tông, %

fngh độ võng do tải trọng tác động ngắn hạn của tải trọng, cm

fdb độ võng do tải trọng tác động dài hạn của tải trọng, cm

fv độ vồng do lực nén trước, cm

fv lb độ vồng do từ biến, cm

Bị độ cứng uốn của cấu kiện ứng với các trường hợp xác định độ võng

và độ vồng có xét tới các biến dạng ngoài đàn hồi hoặc khi có nứt, kg.cm2

Chương 1

TÌNH HÌNH ÚNG DỤNG KẾT CÂU BÊ TÔNG

ÚNG L ự c TRƯỚC TRONG CÔNG TRÌNH XÂY DỤNG

1.1 S ơ LƯỢC LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN KẾT CÂU BÊ TÔNG ÚNG LỰC TRƯỚC

Nguyên lý gây ứng lực trước (ƯLT) đả được ứng dụng trong thực tế đời sống từ hàng trăm năm trước đây Khi chế tạo những thùng chứa chất lỏng như nước, rượu hay khi làm trống (hình 1.1), các thanh gỗ phẳng hoặc cong được ghép lại thật khít nhờ những đai bằng dây thừng hay bằng kim loại Khi xiết chặt các vành đai trong thành thùng xuất hiện các ứng lực nén vòng ngược chiều tác dụng với các ứng suất kéo gây ra do áp lực thuỷ tĩnh hay áp lực hơi Nhò' vậy trong thành thùng còn lại những ứng suất nén hoặc kéo vòng với giá trị nhỏ so với khả năng chịu nén, kéo của vật liệu đồng thời tạo nên sự khít chặt giữa các mảnh ghép thành thùng Kết quả thùng có thể chịu được áp lực lớn của chất lỏng bên trong mà không bị thấm hay rò rỉ

Nguyên lý này đã được p G lackson (Mỹ) đưa vào áp dụng thành công cho vòm gạch, đá, bê tông từ năm 1886 Tiếp theo K.During (Đức) đã gây được ứng suất nén trong bản bê tông bằng việc căng trước cốt thép thường Tuy vậy phương pháp này không đem lại hiệu quả mong muốn vì chỉ một

thời gian ngắn sau khi căng và bê tống đã đông cứng thì trong bê tông hầu như không còn ứng suất nén nữa Hiện tượng này được eọi là sự tổn hao ứng suất Thực vậy khi dùng cốt thép thông thường có cường độ thấp không vượt quá 1225 kg/cnr và biến dạng (độ dãn dài tỷ đối) chỉ đạt tới giá trị bằng:

Với trị biến dạng này chỉ vừa đủ cân bằng các biến dạng theo hướng ngược chiều sảy ra trong quá trình chùng cốt thép, bẽ tông co ngót và từ biến khi kết cấu chịu tải hoặc do các nguyên nhân khác

Trong những năm 1928-1929 kỹ sư nổi tiếng người Pháp E Preyssinct đã lần đầu tiên chứng minh được có thể và cần sử dụng loại thép có cường độ cao

đổ nâng cao lực gây ứng suất trước trong bê tòng lên tới trên 4000 kg/cnr mới

có thể triệt tiêu được toàn bộ các tổn hao ứng suất do các nguvên nhân xẩy ra trong quá trình thi côn« và sử dụng kết cấu Ông đã căng các sợi thép có giới hạn bền (trước thời điểm bị kéo đứt) fu = 17 000 kg2 và để gây ứng lực trướctrong bê tông, úng suất trong cốt căng đã đạt đến giá trị fp= 10000 kg/cm2 bằng 70%-80% giới hạn bền (fu) Trong trường hợp này biến dạng của thép căng sau khi đã bị trừ đi tổng các giá trị biến dạng do các tổn hao xáy ra trong quá trình căng và chịu lực có thể lên tới 0,0008 (0.089c), vậy biến dạng còn lại trong cốt thép căng có giá trị: 0,0050 - 0.0008 = 0,0042 tương ứng với ứng suất còn tồn tại trong cốt thép đê gây ứng lực trước trong bê tông là:

Kết quả thí nghiệm trên cho thấy ứng suất nén trước trong bê tông vẫn còn tồn tại với một giá trị đủ để cân bằng từng phần hay toàn bộ các ứng suất kéo trong kết cấu khi chịu tải (hình 1.2)

( 1.1 )

Tải trọng ngoài q

Tải trọng tương đương lực nén trước p

Thành công trong việc gây ứng lực trước bằng việc sử dụng cốt thép cường độ cao đã nhanh chóng đưa kết cấu bẻ tông ứng lực trước vào các công trình xây dựng Đến năm 1939 E Freyssinet đã sáng chế ra công cụ căng thép bằng loại kích rỗng 2 thì và bộ neo hình côn có độ tin cậy cao trong việc giữ hai hoặc một đầu cốt thép được căng không bị tuột đảm bảo cho sự truyền lực căng vào kết cấu trong quá trình thi công và sử dụng.

Song song với việc hoàn thiện các công nghệ gây ứng lực trước - căng trước (căng trên bệ) hay cãng sau (căng trên bê tông) các công trình nghiên cứu về lý thuyết lính toán cũng được tiến hành ở nhiều nước

Các Viện nghiên cứu kết cấu bê tỏng, thuộc Viện hàn lâm khoa học Xây dựng Liên Xô trước đây đã đạt nhiều thành công trong lĩnh vực lý thuyết, thực nghiệm và triển khai các công nghệ sản xuất, ứng dụng các dạng kết cấu bê tông ứng lực trước trong công trình xây dựng Các nhà khoa học

Xỏ Viết A.A Gvodiep B.B.Mikhailôp, P.L.Pastcrnăc từ năm 1930 đã công bô những cône trình đấu tiên trên thế giới về kết cấu bé tông ứng lực trước B.B.Mikhailôp đã thành côna trona hàng loạt các công trình nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm các kết cấu bê tông ứng lực trước đúc sẩn theo phương pháp ly tâm cho cột, trụ, ống cao áp và đến năm 1940 đã đưa vào ứng dụng máy cãng thép liên tục gây ứng lực trước cho các thành bể, tháp chứa cỡ lớn, (hình 1.3) Đặc biệt, sau thế chiến thứ hai, loại kết cấu có hiệu quả cao về kinh tế, kỹ thuật này đã góp phần quan trọng trong việc xây dựng mới và khôi phục các thành phố, nhà máy bị tàn phá ở Liên Xô và các nước Đông Âu trước đây

Tại châu Âu kết cấu BTƯLT phát trien nhanh chóng ớ Pháp, Bi, rồi đến Anh, Đức Thuỵ Sỹ, Hà Lan Trong gần 500 cầu được xây dựng ớ Đức từ

1949 đến 1953 đã có 350 cầu bê tông ứng lực trước Ở Liên Xô trước đây và

CH Liên bang Nga hiện nay các cấu kiện bê tông đúc sẵn như tấm sàn từ 6m, dầm, dàn khẩu độ từ 18m trờ lên đều quy định dùng bê tòng ƯLT Trong các nhà máy bê tông đúc sẵn thường sử dụng các bệ đúc có chiều dài

từ 30m đến 180m rất tiện lợi cho chế tạo hàng loạt cấu kiện bê tông ƯLT theo công nghệ căng trước

Những kết cấu có khẩu độ lớn tới 100m tỏ ra rất có hiệu quả khi dùng bê tông ƯLT

Tại Mỹ chú trọng ứng dụng bê tông ƯLT vào xây dựng các bể chứa nhiên liệu có dung tích từ 10 OOOmTrở lên

Hình 1.3 Bể chứa bê tông thép được gây Ư U : a) Bằng thiết bị căng thép ngoài thành bể;

b, c) Bằng thép rời từng đoạn được neo vào thép hoặc sườn bê tông.

Công nghệ căng cốt thép cũng được được cải tiến, ngày một hiện đại Các

kích thuỷ lực có công suất lớn cho phép cãng đồng thời hàng chục bện, bó

cáp với lực căng từ 200tấn đến 600tấn có hành trình của kích từ 1,25m đến

l,5m Thậm chí cùng một lúc có thể căng cho 2,3 bệ với tổng lực câng tới

1200tấn và 2400tấn

Trong lĩnh vực xây dựng nhà cao tầng, sử dụng bê tông ƯLT cho phép

tăng kích thước lưới cột, hoặc giảm chiều dày sàn, khối lượng thép cũng

được giảm đáng kể Các ô sàn phẳng không dầm khẩu độ tới 15,6m mà

chiều dày bê tông ƯLT không quá 15cm dầm đã sớm được ứng dụng ở Mỹ

Trong phưoìig pháp thi công bằng hệ kích nâng sàn bê tông ƯLT đúc sẵn,

mỗi tấm sàn phẳng có trọng lượng từ 300tấn đến 800tấn cũng được áp dụng

phổ biến ở châu Au

Hệ kết cấu IMS có xuất xứ từ Cộng hòa Liên bang Nam Tư trước đây rồi

phát triển đến các nước khác trong đó có Cuba Hệ này được hợp thành từ

các cấu kiện bê lông đúc sẩn và được gây ứng lực trước bởi việc căng cốt

thép dọc theo các trục lưới cột sau khi hoàn thành phần lắp ghép từng tầng,

(xem hình 1.5)

Ngoài nhà cửa, bê tông ứng lực trước còn được sử dụng rất hiệu Cịuả

trong việc xây dựng các kết cấu chuyên dụng như đường bãng cho máy bay

hạng nặng, các tháp vô tuyến truyền hình chiều cao lớn, vỏ lò phán ứng hạt

nhân v.v

Ở châu Á, nhất là các nước trong khu vực, các kết cấu bê tông ứng lực

trước được ứng dụng phổ biến một phần nhờ đã sản xuất được các loại thép

cường độ cao, các loại cáp ứng lực trước, các loại neo và phụ kiện kèm theo

phù hợp với các tiêu chuẩn tiên tiến có giá thành hợp lý như Trung Quốc,

Singapore, Inđônexia, Thái Lan Chẳng hạn ớ Inđonexia có tới 80% khối

lượng kết cấu sàn nhà cao tầng được sử dụng bê tỏng ứng lực trước Nhiều

ngôi nhà 30 - 40 tầng xây dựng ở Thái Lan được sử dụng hệ sàn phẳng

không dầm bê tông ứng lực trước

Ngôi nhà 41 tầng Parnpat Center có diện tích sàn 56000nr với 12 tầng

hầm dùng làm gara ôtô và dịch vụ công cộng đều dùng bê tỏng ứng lực trước

với kết cấu bản sàn phẳng có chiều dày 16cm đến 20cm và hệ dầm bản rộng

chiều cao 45cm cho kháu độ tới 13m, (hình l.ỏa)

Ngay ở Mỹ là nước thường xây dựng nhà cao tầng bằng kết cấu thép kể cả

sàn, nhưng gần đây cũng đã xây dựng một chung cư 52 tầng với lOOOOnr sàn

bè tông ứng lực trước (toà nhà Santa Maria Condominimum), (hình Lóc)

Hình 1.6 a, b) Parnpal C en ter v à Iiliữiig ngôi tầng dùng pììẳng

Tại Singapore ngoài các chung cư, khách sạn, trụ sở cao tầng còn dùng

sàn bê tông ứng lực trước trong công trình bệnh viện, trường học với lưới cột

thông dụng 8m X 8m

Những ngòi nhà cao tầng ở Hồng Kông được xây dựng với các thể loại kết

cấu chịu lực khá dộc đáo với việc sử dụng các tầng cứng (táng chuyển) bê

tỏng ứng lực trước, (hình 1.7) Tầng chuyển có chiều cao 5m đỡ khối cao tầng

a)

1.2 ÚNG DỤNG KẾT CÂU BÊ TÔNG ỨNG L ự c TRƯỚC Ở VIỆT NAM

Kết cấu bê tông ứng lực trước được nghiên cứu ứng dụng ở Việt Nam khá

sớm, từ những năm 60 thế kỷ XX Cầu Phủ Lỗ và các kết cấu chịu lực nhà

máv đóng tàu Bạch Đằng là những công trình ứng dụng công nghệ bê tông

ứng lực trước dầu tiên do các nhà thiết kế và xây dựng Việt Nam thực hiện từ

những năm đó Tuy nhiên do hoàn cảnh chiến tranh nên không có điều kiện

tiếp tục nghiên cứu và phát triển công nghệ này

Tại miền Nam thời kỳ trước năm 1975 đã có những xưởng đúc dầm bê

tông ứng lực trước Đặc biệt đã sử dụng bê tông ứng lực trước vào xây dựng

8 thủy đài có dung tích lớn tại Sài Gòn Các công trình này do các công ty

của Pháp thiết kế và xây dựng, tư vấn giám sát là Hàn Quốc Rất tiếc cả 8

thuỷ đài này đều không đảm bảo chất lưọttg thi công và không thể đưa vào

sử dụng được từ đó đến nay

Công trình Khách sạn Thắng Lợi, quà tặng của nhân dân Cuba dược xây

dựng từ năm 1973, (hình 1.8) Đây là hai dãy nhà nhiều tầng đầu tiên được

sử dụng hệ kết cấu bê tông ứng lực trước lắp ghép tại Việt Nam

Các tấm sàn, tấm tường, dầm đều dùng bê tông ứng lực trước được đúc

sẵn tại Cuba và chuyên chở trên quãng đường dài nửa vòng trái đất đến lắp

ghép trên mặt nước Hồ Tây thơ mộng của Hà Nội trong những năm đất nước

còn chiến tranh

Từ những năm 80 thế kỷ trước đến nay, công nghệ bê tông ứng lực trước

đã lại du nhập vào Việt Nam và phát triển khá nhanh chóng với trình độ tiên

tiến thế giới Các cầu bắc qua các sông lớn như sông Gianh, sông Tiền, sông

Hậu và Cầu Bãi Cháy, trừ nhịp giữa dùng kết cấu dây vãng, các nhịp còn lại

đều dùng bê tông ứng lực trước căng sau, hình (1.9)

Hình 1.9 a) Cầu Cần Thơ vào thời điểm hợp long;

b) Các dây văng được neo vào bản bê tông mặt

Trong xây dựng công trình công nghiệp sản xuất xi mãng, hàng loạt các

silô, tháp chứa trong các nhà máv xi mãng Hoàng Thạch, Sao Mai, Hà Tiên,

Bút Sơn đều có đường kính lớn từ 24 đến 30m và cao tới 63m, đều được thiết

k ế dùng bê tông ứng lực trước cãng sau Nhờ vậy chiều dày thành silô giảm

đáng kể từ 30cm xuống 20-25cm so với các silô dùng bê tông thường (từ

40cm đến 50cm) Trước đây công tác thiết kế và gây ứng lực trước các silô

chứa xi măng đều do các hãng nước ngoài thực hiện Đến nay các đơn vị thi

công ngành xây dựng đã hoàn toàn làm chủ được các công nghệ căng cáp

cũng như đổ bê tông các tháp chứa xi măng cỡ lớn bằng ván khuôn trượt

Trước đâv một vài dự án nhà cao tầng ở Hà Nội, thành phô Hồ Chí Minh

do các công ty nước ngoài thiết kế kết cấu sàn bê tông ƯLT căng sau Từ

năm 1995 khi công trình Nhà Điều hành Đại học Quốc Gia Hà Nội được

Công ty Tư vấn xây dựng dân dụng Việt Nam, Viện Khoa học công nghệ

Xây dựng và Công ty xây dựng số 9 Bộ Xây dựng lần đầu tiên đã thiết kế,

giám sát và thi công thành công 9 tầng sàn phẳng không dầm bê tông ứng

lực theo công nghệ căng sau, hình 1.10 đánh dấu bước phát triển mới trong

lĩnh vực xây dựng nhà cao tầng ở Việt Nam

Cho đến nay nhiều nhà cao tầng, các công trình công nghiệp, công trình

công cộng đã và đang được các đơn vị thiết kế, xây dựng trong nước ứng

dụng công nghệ bê tông ứng lực trước ngày càng có hiệu quả:

Hình 1 Còng trình nhà Điều hành Đại học quốc gia Hà Nội

Trung tâm Thông tin Thương mại Hàng hải Quốc tế 21 tầng trong đó có

2 tầng hẩm với tổng diện tích trên 10 OOOm2, (hình 1.11) Hệ khung côngxon

có độ vươn tới 8m và 12m đỡ khán đài Cung Thể thao tổng hợp Quần ngựa

Hà Nội các chung cư cao tầng 27 Huỳnh Thúc Kháng, nhà A4, B4 Làng

Quốc tế Thãng Long v.v , cũng như nhiều cao ốc được xây dựng tại thành

phố Hồ Chí Minh, Đà Nẵng, Vinh, Vũng Tàu đều sử dụng bê tông ULT

căng sau

Có thể nói hệ sàn bê tông ƯLT đã và đang là một nhu cầu không thể thiếu

trong xây dựng các nhà nhiều tầng tại các đô thị và thành phố trong nước

1.3 CÁC CÔNG NGHỆ GÂY ÚNG L ự c TRƯỚC

1 Công nghệ căng trước

Công nghệ căng trước được thực hiện bằng biện pháp căng các loại cốt

thép cường độ cao đặt trong phạm vi khuôn đúc cấu kiện Cốt đã được căng

phải được neo và chốt hai đầu vào 2 mô tuyệt đối cứng theo phương tác động

của lực căng Sau đó tiến hành đổ bê tông Khi bê tông đạt 80-90% cường độ

chịu nén thiết kế mới được căt hai đầu cốt căng khỏi mố neo

Công nghệ cãng trước khi đổ bê tông thường được sử dụng trong các

xưởng hoặc bãi đúc các sản phẩm bê tông lắp ghép Sử dụng công nghệ căng

trước trong các công xưởng cho phép sản xuất hàng loạt các cấu kiện với

chất lượng được kiểm soát chặt chẽ Nếu bê tông được chưng hấp trong điều

kiện nhiệt - ẩm cao thì sau 24 đến 36 giờ bê tông có thể đạt mọi cấp độ bền

thiết kế Nhờ ứng dụng công nghệ mới này từ nãm 2000 đến nay hàng loạt

chung cư cao tầng và các nhà công nghiệp nhiều tầng, các công trình công

cộng như sân vận động, nhà để xe ngầm khẩu độ lớn đã được Công ty c ổ

phần bê tông và xây dựng Vinaconex Xuân Mai, sản xuất và lắp dựng với

hiệu quả kinh tế, kỹ thuật, năng suất, chất lượng cao

a)

2 Công nghệ căng sau

Công nghệ căng sau được thực hiện việc căng cốt thép gây ứng lực trước trong kết cấu chỉ sau khi bê tông đổ tại chỗ đạt cường độ ít nhất 80% cấp độ

bền thiết kế Điểm tỳ của thiết bị căng nằm ngay trên cạnh hay trên mặt kết cấu nên còn được gọi là căng trên bê tông Đê đảm bảo cho việc căng cốt

thép được thuận lợi, cốt câng phải được luồn trong rãnh hoặc các loại ông

chuyên dụng trước khi đổ bê tông

Tùy thuộc vào thể loại kết cấu, loại cốt thép và phương pháp thi công trong công nghệ căng sau còn được phân biệt như sau:

Phương pháp này được sử dụng cho các kết cấu chịu kéo như thành bể chứa, tháp chứa với việc căng thép liên tục theo vòng xoắn ốc; trong gia

cường, sửa chữa kết cấu, kể cả những kết cấu đặc biệt như tháp vô tuyến

truyền hình (hình 1.12; 1.13; 1.14):

tông cốt thép có khẩu độ 21m mác 250 từ thập kỷ 60 thế kỷ trước Do quá

trình tăng tải mái khi sửa chữa, chống thấm nên các thanh chịu kéo bị nứt

hàng loạt Nhằm khắc phục việc phát triển vết nứt đã tiến hành gây ứng lực

nén ngoài cho các thanh chéo và thanh cánh hạ Việc gây ứng lực nén trong

bè tông được tiến hành theo các bước:

- Xác định lực căng cần thiết sao cho đủ để không cho các vết nứt phát

triển và mở rộng Bằng tính toán với nhiểu sơ đồ tải trọng trong đó có các

lực nén sau, để lựa chọn phương án tối ưu trong trình tự căng mà không ảnh

hưởng đến biến dạng của cả hệ vì kèo

- Lựa chọn cốt thép căng Vì lực căng thiết kế không quá lớn nên có thể

dùng thép thanh nhóm AIII, (hình 1.13)

Hình 1 Gia c ố liệ vì kèo Hội trường Ba pháp căng

- Trong quá trình căng phải kiểm tra được lực cãng trong cốt thép cãng

ngoài và biến dạng của bê tông các thanh gia cường Do vậy trên các thanh

cốt cãng và trên vùng gần gối tựa dán các phiến điện trở để có thể xác định

ngay được biến dạng thêm trong kết cấu

- Tiến hành có trình tự căng cho toàn bộ vì kèo

- Kiểm tra kết quả gây ứng lực trước trong thời gian 3 tháng sau xử lý

trước khi có quvết định được phép đưa vào sử dụng tiếp tục công trình

Kết quả phương án gia cường hệ vì kèo bằng phương pháp căng ngoài đã

hoàn toàn đạt được mục đích đề ra: không chỉ sau 3 tháng mà sau 12 nãm sử

dụng và theo rõi có định kỳ cho kết quả rất khả quan Trên toàn bộ hệ thống

vì kèo mái của công trình quan trọng nàv không hề xuất hiện thêm một vết

nứt nào, chiều dài và chiều rộng hàng trăm vết nứt không phát triển tiếp

Phương pháp gây ứng lực bằng căng ngoài sau này còn được áp dụng cho

việc chống lún, nứt có kết quả cho một số công trình trong đó có các ngôi

nhà lớp học Trường Đại học Kiến trúc Hà Nội

dịp kỷ niệm 50 năm thắng lợi Cách mạng Tháng Mười Nga vĩ đại Vào thời

điểm này đây là ngọn tháp cao nhài thế giới dược xây dựng bằng kết cấu bê tông ứng lực trước kể cả móng, (hình 1.14).

a)

- Chiều cao đến đỉnh ngọn tháp là 533rn kê từ cao độ san nền.

- Thân tháp dạng côn có chiều dày lớn nhất 400mm và nhỏ nhất là 200 mm;

Từ cao độ + 65m đến cao độ +32 lm vỏ hình cồn;

Từ cao độ + 325m đến cao độ +385m vỏ trụ tròn;

Tháp tựa trên 10 chân nghiêng dạng hình côn có chiểu cao 16m;

Từ cao độ 43m đến 65m là vành đai lớn liên tục dạng nón cụt cùng độ nghiêng với chân tháp

Thân tháp dùng bê tông ứng lực trước căng ngoài Dùng 150 bó cáp đặt đều trong thân tháp, hình (1.12b) Mỗi bó gồm 259 sợi thép với đường kính mỗi sợi d = l,8mm, tổng cộng 7x37 = 259 sợi cho mỗi bó cáp Bê tông thân tháp M400

Các bó cáp để trần đều được mạ kẽm chống rỉ và được neo vào từng sàn ngang và vào các bản sàn cứng có chiều dày lớn ở cao độ 43m và 65m

Lực cãng mỗi bó cáp là 720kN Cách 7m theo chiểu cao mỗi bó cáp lại được cố định vào thân tháp bằng các liên kết đặc biệt

Liên kết giữa đỉnh thân tháp với cột ăngten nhằm giảm tới mức tối thiểu

mô men uốn sinh ra tại tiết diện nối

Móng tháp hình vành khuyên 10 cạnh chiều rộng bản móng 9,5m; chiểu cao bản 3m Toàn bộ bản móng được gây ứng lực trước căng sau bởi 108 bó, mỗi bó 24 sợi và đặt trên nền thiên nhiên

- Phương pháp căng sau dùng cáp có bám dính (cáp đ ể trần)

Đặc điểm của phương pháp này là từ 3 đến 5 bện cáp phải luồn vào trong ống thép có đủ độ cứng để khi đầm và đổ bê tông cũng như khi bê tông co ngót và đông cứng ống không bị biến dạng Sau khi căng, ống phải được nhồi vữa thật đầy không để lọt khoảng không Phương pháp này thích hợp cho các dầm chiểu cao lớn Trong sàn phẳng việc tập trung cáp vào ống dễ gây ra sự truyền lực cục bộ

Hình 1 Cáp tập trung vào các ống kim loại xung Cịuanlì cột.

Trong sàn rất cần gây ứng lực trước cho dải bản trên đầu cột (chương 2)

nhưng khi dùng cáp trần đặt trong ông thường không thực hiện được khi cốt

thép bố trí như trên hình 1.15

- Phương pháp căng sau dùng cáp dính (cáp có vỏ bọc) Cáp

không bám dính thường là cáp 7 sợi có vỏ nhựa mềm cho mỗi bện Cáp được

luồn sẵn trong môi trường chống rỉ là loại mỡ không bị ô xi hóa (mỡ trung

tính) Loại cáp này rất thuận tiện cho việc gây ứng lực đều trên diện tích rộng

của các loại sàn Việc bố trí cáp tương tự như bô trí cốt thép hường trong sàn

Có thể bố trí rời rạc hay chập đôi từng 2 bện cáp làm một, (hình 1.16)

Ilình 1 Bô trí cáp không bám theo phương pháp chập

giữa 2 lớp thép thường sàn.

Khi sử dụng cáp không bám dính trong sàn và dầm sau khi căng cốt thép và

đóng neo không phải bơm vữa vào ổng như trường hợp dùng cáp có bám dính

Khi thiết kế các kết cấu bê tông ứng lực trước có khẩu độ lớn hay chịu tải

trọng sử dụng lớn nhưng tác động không thường xuyên, việc phải tính toán

với các tổ hợp nội lực bất lợi thường phải bố trí số lượng lớn cốt thép ứng lực

trước Kết quả là sau khi đã được truyền ứng lực trước mà kết cấu mới chịu

một phần tải trọng tính toán sẽ xẩy ra hiện tượng kết cấu có độ vồng lớn sẽ

ảnh hưởng đến quá trình sử dụng Cho nên thay vì phải đưa toàn bộ cốt thép

ULT vào kết cấu, ta có thể đưa một lượng cốt thép thường (không căng) vào

cùng chịu lực Sử dụng phương pháp gây ứng lực trước không toàn phần cho

một sô kết cấu như hệ dầm côngxon đỡ khán đài Cung Thế thao tống hợp

Quần ngựa và hệ dầm mái khẩu độ 27m ở Hà Nội trong thời gian qua đã

mang lại những kết quả nhất định, (hình 1,17)

Hình 1 Dầm khẩu độ lớn dược gây ứng trước không toàn

1.4 HIỆU QUẢ KINH TẾ KỸ THUẬT

Qua thời gian sử dụng kết cấu dầm sàn bê tông ứng lực trước cãng sau

trong xây dựng nj)à nhiều tạng và các gpng trình xâỵ dựỊ]g khác (fOỊỊg nưq[p

cho thấy:

- Cho phép sử dụng các lưới cột mở rộng đồng thời tăng chiểu cao hữu

ích tầng nhà tạo điều kiện thuận lợi cho các giải pháp kiến trúc, kết cấu và

không gian sử dụng

- Nâng cao khả năng chịu lực (chống uốn và chống nứt) của kết cấu ma

không tăng chi phí vật liệu so với kết cấu bê tông thường (trọng lượng thép

giảm trung bình 50%, bê tông giảm tới 10-15%)

- Góp phần giảm nhẹ trọng lương kết cấu và tải trọng truyền xuống móng

Điều này thực sự có ý nghĩa khi số tầng càng nhiều và lưới cột càng mở rộng

- Giảm chi phí ván khuôn, cây chống và rút ngắn đáng kể thời gian thi

công kết cấu sàn và công trình

Tổng hợp các ưu việt của việc sử dụng sàn phẳng bê tông ƯLT, theo số

liệu của các hãng xây dựng nước ngoài và một số công trình xây dựng trong

nước gần đây cho thấy giá thành xây dựng công trình có thể giảm từ 7 đến

12% (so với kết cấu bê tông thường) tuỳ thuộc vào tổng diện tích sàn được

sử dụng bê tông ứng lực trước

Hiệu quả kinh tế trong việc sử dụng sàn bê tông ứng lực trước trong nhà nhiều tầng có thể thấy rõ trên đổ thị so sánh với kết cấu dầm sàn thông thường không gây ứng lực trước, (hlnh 1.18) Thực tế cho thấy hệ sàn không dầm với lưới cột trung bình 8mx8m và hoạt tải tiêu chuẩn trên sàn từ 400kg/m2 đến 600kg/m2 thì trọng lượng cáp hợp lý về chịu lực cũng như giá thành là 5 đến 7kg/m2 Trường hợp cốt cãng đặt vượt quá yêu cầu thiết kế thường cho độ vồng vượt quá mức quy định, không quá 3cm sau khi căng Khi hoạt tải sử dụng chưa đạt tới 100% giá trị tính toán dễ gây ra những biến dạng không mong muốn cho các lớp trát trần và lát sàn.

Tuy nhiên sử dung kết cấu bê tông ứng lực trước nói chung và công nghệ căng sau nói riêng đều đòi hỏi các nhà tư vấn thiết kế, tư vấn giám sát, nhà thầu xây dựng cần có những kiến thức và kinh nghiệm nhất định mới đem lại hiệu quả mong muốn

HỆ KẾT CẤU DẦM SÀN BÊ TÔNG ÚNG Lực TRƯỚC

TRONG NHÀ NHIỂU TANG

Chương 2

2.1 ĐẶC ĐIỂM KẾT CÂU DẦM SÀN NHÀ NHIỀU TẦNG

Các giải pháp kiến trúc nhà nhiều tầng, nhất là nhà cao tầng được sử dụng rộng rãi trong xây dựng các đô thị lớn trong và ngoài nước thường có các đặc điểm sau:

- Diện tích các tầng sàn điển hình về kiến trúc cũng như kết cấu chiếm tỷ

lệ 70-80% tổng diện tích sàn toàn ngôi nhà

- Lưới cột tầng diên hình thường không nhỏ hofn 6mx6m, phổ biến là 7,2mx7,2m và 8,lm x8,lm

- Trừ các ô thang máy, còn các tường - vách cứng, các cột khung thường

bị ngắt quãng để tạo không gian lớn cho các tầng dưới, kể cả các tầng hầm Kích thức lưới cột các tầng dưới thường gấp 2 đến 3 lần kích thước lưới cột tầng điển hình

- Chiều cao tầng điển hình thường không quá 3,3m nên không thích hợp với giải pháp kết cấu dầm sàn thông thường có lưới cột lớn

- Giá trị nội lực trong hệ kết cấu thường rất lớn, đòi hỏi phải có những giải pháp kết cấu và sử dụng vật liệu tương ứng trong đó có kết cấu bê tông ứng lực trước chất lượng cao

2.2.1 Phán loại hệ dầm sàn

Hệ kết cấu dầm sàn bê tông ứng lực trước là một trong những giải pháp

kỹ thuật hợp lý, đem lại hiệu quả cao về kinh tế và sử dụng Với lưới cột lớn đến 12m khi dùng hệ sàn bê tông ứng lực trước không dầm hoặc dầm bản rộng luôn bảo đảm chiều cao hữu ích của tầng nhà có hạn Việc gây ứng lực trước nhằm tăng khả năng chống nứt, chống uốn đồng thời giảm trong lượng bản thân kết cấu, điều này có ý nghĩa lớn trong xây dựng nhà nhiều tầng

Tuv iheo giải pháp kiến trúc, sơ dồ kết cấu, kích thước lưới cột và tải

trọng sàn bé tông ứng lực trước được thiết kế chịu lực theo một hay hai

Khi lựa chọn kết cấu sàn làm việc theo một hay hai phương nên tham

khảo các sơ đồ phân loại với các chú thích về ưu nhược điểm của từng loại,

bảng (2.1) và bảng (2.2)

Iỉình 2 Công trình nhà đ ể xe3 tầng Bện Bạch Mai dùng sàn có

Bảng 2.1.

Hệ sần và sự sắp xếp sơ đồ của cáp ứng lực trước

Phù hợp với khẩu độ (từ tim cột đến tim cột)

Phù hợp với tải trọng nhẹ/trung bình/nặng

a Sàn phẳng

không mũ

b Sàn phẳng không mũ

b Sàn phẳng không mũ

c Sàn phẳng có

mũ cột với sự bô' trí cáp căng như 1c

trung binh

- Dải cáp dày theo một hướng

- Dải cáp dày theo 2 hướng

Dấm 8-16m Sàn 7-12m Sàn sườn 9-14m-.

Nhẹ dến trung bỉnh

dắm bê tông đúc sẩn

Nhẹ dến trung bỉnh

Trung bỉnh đến nặng

B ảng 2.2.

Ván khuôn tốn ít Linh hoạt

kiểm soát dộ võng tốt hơn).

Khả nâng chịu lực cắt kém, không hợp lý cho các khẩu dộ lớn và khẩu

độ theo hai phương x,y không bằng nhau Độ võng lớn hơn các loại khác

- Cáp dạng c dẻ đặt.

- Dạng a kém hiệu quả cho sự cân bằng tải trọng.

So sánh với 1 :

Khả năng chịu cắt tốt hơn, tốn

ít bê tông hơn cho khẩu độ dài

hơn hoặc tải trọng lớn hơn tí bị

đông cứng bê tỏng tại đỉnh cốt

thép trên cột

- Việc bô' trí cáp căng xem 1

Ván khuồn dắt hơn

- Với việc sắp xếp cáp căng xem (1)

- Nhạy cảm với tải trọng mẫu

Mũ cột điển hỉnh là 1/3 của chiéu dài khẩu dộ với dộ dày tổng cộng là 1,5-2 lấn độ dày của sàn

Có tất cả những ưu điểm của

(1) nhưng nhẹ hơn (quan trọng

Giống như (2), khẩu dộ dài

hơn có thể theo 1 phương, sàn

nhẹ hơn hoặc khẩu dộ sàn dài

hơn có thể với sàn sườn Cáp

căng dễ dàng bố trí và rất hiệu

quả cho việc cân bằng tải

trọng

Ván khuôn dắt hơn (1), thậm chí dắt hơn so với sàn sườn, việc bố trí các dịch vụ kém linh hoạt hơn (1) và (2),

cụ thể dối với sàn sườn và dầm, ví

dụ các loại (C), (D).

Loại A và B: dầm và sườn nén có cùng độ

có thể đúc sẩn hoặc cũng có thể căng sau hay gia cường cốt thép quy ước

Tiết kiệm ván khuôn, không

cần dải kim loại ngược lại thỉ

giống như (4)

Giảm chống cháy cho mái, bô' trí dịch vụ kém linh hoạt hơn so với (1), (2), cụ thể với kết cấu tổ hợp hoặc dầm thép (B), (C).

Cáp câng dặt giữa mái

và dải thép

ƯU điểm Nhược điểm Ghi chú

Cho phép khẩu độ dài theo cả

2 phương và tải trọng lớn, dộ

võng có thể giữ nhỏ, có thể

chịu lực tập trung

- Với (A) cáp căng dễ đặt

- Với (B) rất hiệu quả với cân

bằng tải

Ván khuôn đắt hơn (2), (4) dầm ảnh hưởng tốt các dịch vụ, cụ thể với dám ví dụ dạng (C) và (D)

- Với (A) ít hiệu quả với việc cân bằng tải

- Với (B) cáp khó bô' trí

Dám hẹp quy ước có thể

dổ trước cũng như có thể câng sau hay gia cường cốt thép thường

Dạng (A) ít hiệu quả với cân bằng tải

Chú ý Dầm vả mũ cột có cùng

độ dày như sườn kê 4 cạnh

ứng lực trước đổ tại chỗ

Hệ dầm sàn phẳng

Chiều dày bản sàn có dầm làm việc theo một hay hai phương lấy theo tỷ

lệ hs = ( 1/30 - 1/40)/, ở đây / là chiều dài cạnh dài bản sàn, đồng thời:

- Không nhỏ hơn 18cm cho khẩu độ 6-8m;

- Không nhỏ hơn 22cm cho khẩu độ 9-12m cito tầng điển hình và 25cm cho sàn tầng hầm, nhà để xe nhiều tầng

Sàn có dầm bản rộng (khi hd/bd< 0,5) thường dùng cho lưới cột 9-12m chịu lực theo một hoặc 2 phương với các kích thước:

Chiều dày phần bản sàn còn lại lấy: hs = (1/25 — 130)/o

Ở đây:

/ - khoảng cách từ tim đến tim cột (hình 2.3);

/(, - khoảng cách thông thuỷ giữa hai mép dầm

Chiều dày bản sàn có mũ cột xác định từ điều kiện chống chọc thủng tại

tiết diện quanh chu vi mũ cột đồng thời bảo đảm điều kiện liên kết giữa bản

với mũ cột nhưng không nhỏ hơn 180 mm

Hình dạng và kích thước mũ cột chọn tuỳ theo giá trị tải trọng và được

Kích thước mũ cột dạng nấm theo hai phương X và y cần thoản mãn điều kiện chọc thủng sau đâv:

Q < 0,75R ’ ,bh(1 + 0 ,8 0 (R „ A ,„ + R ,,otAJJ„c sin 45») (2.1)

ở đây:

Rsw, Rs,jnt - tương ứng là cường độ tính toán cốt đai và cốt xiên cắt ngang các mặt tháp chọc thủng;

Asw, As int - tương ứng là tổng diện tích cốt đai và cốt xiên;

b - chu vi trung bình của tháp chọc thủng được xác định như sau, (hình 2.5):

Trong đó: h(, - chiều cao tính toán;

Rhl - cường độ chịu kéo tính toán của bê tông;

q - tổng tải trọng phân bô' đều trên sàn;

I/, ỉ2 - kích thước ô lưới cột.

2.2.4 Sàn phẳng không dầm

Chiều dày sàn phẳng không dầm được chọn theo điều kiện chọc thủng của chu vi tiết diện trung bình của tháp chọc thủng kể từ tiết diện mép cột, hình (2.5) theo công thức (2.4), ở đây chưa xét tới cốt xiên và lực nén trước

Rbl - cường độ chịu kéo tính toán của bê tông sàn

b - chu vi trung bình của tháp chọc thủng được xác định:

ho = h, - a

hs - chiều dày sàn;

a - khoảng cách từ mép trên sàn tới trọng tâm cốt thép chịu kco;

ac, bc - kích thước tiết diện cột đỡ sàn

H ình 2 Sơ đồ tính toán c không

Khi vùng đầu cột được bố trí các dầm chìm trong sàn, (hình 2.13) thì khả

nãng chống chọc thủng được xác định như như trường hợp sàn có mũ cột1

2.3.1 Bẻ tông

Bê tông dùng cho sàn bê tông ULT là loại bê tông nặng hoặc bê tông hạt

nhỏ có khối lượng riêng nằm trong khoảng từ 2400 kg/m1 đến 2500kg/m\

Thông thường kết cấu sàn bê tông ULT câng sau sử dụng bê tône cấp độ

bền nén không thấp hơn B25 (M350)

Cường độ nén bê tỏng tại thời điểm khi truyền ứng lực trước R(l không thấp

hơn 30MPa hay không nhỏ hơn 0,8Rb2x (Rh2K - cường độ chịu nén của mẫu

chuẩn lập phương ở tuổi 28 ngày và được bảo dưỡng trong điểu kiện tự nhiên)

Chất lượng, sự đồng nhất cao của bê tỏng đổ tại chỗ dùng cho sàn bê tông

ứng lực trước là một trong những yêu cầu quan trọng trong quá trình thi

công và sử dụng kết cấu

1 Theo kết quá nghiên cứu thực nghiệm [4], khi xét ảnh hưởng cùa ứng lực trước, khá

năng chịu cắt chọc thùng tăng lên 20+30%.

2.3.2 Cốt thép

Cốt thép dùng cho kết cấu bê tông ứng lực trước - gọi tắt là cốt thép căng

hay cốt căng, là loại cốt thép cường độ cao ở dạng thanh, sợi, bện, bó được

quy định trong TCVN 6284 - 97 Cường độ kéo tính toán cốt sợi ở dạng bện,

bó thường dùng cho kết cấu dầm sàn có giá trị bằng (0,8- 0,85) R„ - giới hạn

bền và bằng 1900 MPa

Cốt thép căng dừng trong dầm sàn đổ liền khối thường sử dụng dưới dạng

bó, bện (cáp) các sợi thép, mỗi sợi có đường kính từ 5mm trở xuống và được

nhập từ nước ngoài

Các đặc trưng cơ lý của cốt thép cường độ cao dùng cho bê tông ứng lực

trước đã được chỉ dẫn trong các tiêu chuẩn Việt Nam: TCVN 1651-1:2008

và TCVN 1651- 2:2008, TCXDVN 356:2005 hay phụ lục (7, 8, 11, 12)

Chủ ý :Khi dùng thép thường và thép cường độ cao nhập ngoại được giới

thiệu trong phụ lục 5 cần được kiểm tra giới hạn bền (ơpu), là giá trị cường

độ chịu kéo tại thời điểm trước khi đứt cốt thép) và độ dãn dài khi kéo đứt

không nhỏ hơn 3,5%

H ì n h 2.6 Các chế phẩm sợi thép,bó bện a) Thép b) Bó không c) Bó cáp gồm sáu bện, mỗi bện bảy sợi; Cáp bện từ 7 có

bọc và được bảo vệ bằng chất bôi trơn, không bám

1- Sợi th é p (Ị)5; 2- Sợi th ép 4> 1 q u ấ n n g o à i b ó sợi; 3- T h à n h ố n g rãnh;

4- C ấu k iệ n ; 5 -T h é p sợi 7<|>5; 6-VỎ n h ự a b ọ c cáp; 7 - M ỡ c h ố n g b á m d ín h

Hiện nay trong xây dựng nhà cao tầng thường dùng hai loại cáp 7 sợi với

tổng đường kính là 12,7mm và 15,2mm Các loại cáp này được sản xuất từ

nước ngoài dưới dạng để trần hay có vỏ bọc một hoặc nhiều lớp

Bện (tao) cáp để trần hay còn gọi là bám vì sau khi luồn vào

ống thép mềm đặt vào kết cấu và được cãng trên bê tông đã đông cứng thì

bơm vữa vào ống bảo vệ cốt thép

Bện cáp được luồn sẵn trong vỏ nhựa mềm được bảo vệ trong mỏi trường

dính (hình 2.6d)

2.3.3 Neo

Trong kết cấu sàn nhà bê tông đúc sẩn hoặc đổ tại chỗ các loại neo dùng

cho cốt thép căng được phân biệt theo chức năng: neo ma sát, neo cố định,

neo kéo căng (neo công tác) tuỳ thuộc vào phương pháp gây ULT không kể

loại neo công cụ chuyên dùng lắp vào một đầu kích kéo cáp

Neo ma sát là những chi tiết đặt sẵn dọc theo cốt thép căng là sợi, thanh được

dùng chế tạo các dầm, bản, tấm sàn bê tông ULT theo công nghệ căng trước

Neo cố định (neo hãm, neo chết) thường dùng trong kết cấu sàn bê tống

ULT căng sau với chức năng cố định một đầu cáp trong bê tông có thể có

dạng ống kẹp (neo ép kẹp) hay dạng hoa thị một hay nhiều lớp, (phụ lục 6)

Để ép kẹp các đầu cáp vào ống neo cố định, (hình 2.7) hay tạo ra các "hoa

thị" ờ đầu các sợi cáp cần phải dùng các thiết bị chuyên dùng, (hình 2.8) Để

tãng khá nàng neo giữ cáp trong bê tông ở đầu neo cố định cần để trần phần

cáp trưc tiếp tiếp xúc với bê tông một khoảng không nhỏ hơn lOOOmm

1- C ốt thép; 2- N eo c ố định; 3- Đ ế neo (bản đệm ); 4- T h ép xoắn lò xo; 5- v ỏ bọc; 6 - Băng d ín h

H ình 2.8 Cấu tạo neo cỗ định dạng hoa 1- Đ ầu n e o c ố đ ịn h d ạ n g hoa thị; 2- C ố t thép; 3- T h é p x o ắ n lò xo; 4- v ỏ bọ c cố t th ép d ự ứ n g lực; 5- B ăng d ín h

Neo công tác dùng để cố định một hoặc hai đầu cốt thép sau khi đã được

căng và tựa trên đế neo truyền lực vào bê tông Neo công tác trong sàn ƯLT đổ

toàn khối thường dùng loại neo đơn một lỗ bao gồm các bộ phận: bao neo là

một vòng thép có lỗ hình côn, các nêm neo hay lá neo (2 hay 3 lá) bằng hợp

kim có răng khía với chiều dày thay đổi theo lỗ hình côn của bao neo, hình 2.9

Hình 2.9 Hìnli dạng kích thước mộ trong dạng neo kéo căng

Chiều dày, kích thước thép bản đế neo phụ thuộc vào lực cãng, số lượng

neo đặt lên nó

2.4 YÊU CẨU CẤU TẠO DÂM SÀN BÊ TÔNG ÚNG L ự c TRƯỚC

Kết cấu dầm sàn bê tông ứng lực trong nhà và công trình cần được cấu

tạo đảm bảo các yêu cầu về chịu lực, về sử dụng bình thường, tạo điều kiện

thuận tiện cho thi công và bảo vệ kết cấu chống ãn mòn và chống cháy

2.4.1 Bô trí cốt thép căng trong sàn

Cốt thép căng có thể được bố trí riêng lẻ hoặc thành từng bó gồm nhiều

bện được đặt trong kết cấu phải bảo đảm các yêu cầu về:

- Chiều dày lớp bảo vệ cốt thép thường và thép ứng lực trước;

- Tính an toàn chống nứt dọc theo cáp, bó, bện thép căng sau;

- Thuận tiện trong khi đổ và đầm bê tông;

- Khoảng cách thông thuỷ nhỏ nhất giữa các bó thép cãng, giữa các ống

gen, hoặc giữa ống gen với các bó thép cãng khác được xác định như sau:

+ Theo phương thẳng đứng là giá trị lớn hơn từ hai trị số: kích thước lớn

nhất của vật liệu thô cộng thêm 5mm và kích thước bên trong ống gen hoặc

bó thép căng theo phương thẳng đứng;

+ Theo phương ngang là giá trị lớn hơn từ hai trị số: kích thước lớn nhất

của vật liệu thô cộng thêm 5mm và kích thước bên trong ống gen hoặc bó

thép căng theo phương ngang

cọ

'■d-LO

CO LO

- Cốt thép ứng lực trước trong sàn liên tục được bố trí liên tục và thẳng hàng ở cá vùng nén và vùng kéo hoặc chỉ bố trí ở vùng kéo rồi uốn cong theo biểu đồ mô men uốn tính toán, hình (2.10).

'giữa nhịp' trên cột 1giữa nhịp

giữa nhịp trên cột giữa nhịp

Hình 2.11 Mặt hằng bố trí cốt thép trong sàn.

a) 100% cốt thép ULT đặt trên cột theo 2 phương có cả cốt thép thường; b) ¡00% cốt thép ULT dặt trên cột theo 1 phương còn lại cốt thép phân b ố đều; c) 75% cốt thép ULT tập trung ở cúc dải trên 25% cho các dải giữa nhịp theo

2 phương; d) 75% cốt thép ULT tập trung ở cúc dải trên 25% cho các dải

giữa nhịp theo ỉ phương, phương còn lại phản bốdều.

- Số lượng cốt thép ULT được xác định theo tính toán và được phân phối

trong từng dải bản sàn theo các chỉ dẫn như hình (2.11)

Cốt căng có vỏ bọc không bám dính được phân bố trên mặt bằng sàn

phẳng không dầm và không có mũ cột nên theo tỷ lệ như trên hình (2.1 lc, d)

tùy thuộc vào phương chịu lực của sàn và theo các dải bản tính toán

2.4.2 Bô trí cốt căng trong dầm

Đối với dầm đơn không phải là dầm bản rộng, cốt căng có thể cả ở vùng kéo

và vùng nén, nhưng diện tích cốt căng S’ ở vùng nén không được vượt quá

(0 ,1 5 - 0,25)Asp nhằm đảm bảo hiệu quả của việc gây úng lực trước (2.12a, b)

Nhằm giảm lượng cốt căng đưa vào vùng gối tựa và làm tãng khả nãng

chống cắt theo tiết diện nghiêng, một phần cốt căng có thể uốn vào vùng gối

tựa đơn, (hình 2.12c)

* „ = (0,15 + 0.25)^

Đối với các dầm một nhịp có đầu côngxon, chiều cao thay đổi có thể bố

trí và neo cáp theo sơ đồ hình 2.13

Hình 2.13 Dầm một nhịp có thừa côngxon

Đối với dầm nhiều nhịp chiều cao tiết diện thay đổi hoặc không thay đổi

tùy thuộc vào biểu đồ bao mô men uốn có thể uốn cốt căng theo các sơ đồ

như trên hình 2.14

2.14 a) Dám liên tục chiêu cao thay b) Dầm liên tục chiều cao không khung

Khi dùng cốt căng có bám dính (tập trung từ 3 đến 5 bện cáp đặt trong mỗi ống mềm bằng kim loại) phải tuân thủ theo đúng sơ đồ chia dải tính toán

Trong kết cấu bê tông ứng lực truớc căng sau dùng cáp không bám dính hàm lượng cốt thép lấy như sau:

- Không nhỏ hơn 0,0020A|, đối với bản sàn,

- Không ít hơn 0,0030Ab đối với dầm (không kể cốt thép đai)

Cốt thép thường bổ sung trong kết cấu bê tông ứng lực trước nên sử dụng cốt có gờ với đường kính lấy như sau:

- Không nhỏ hơn 12 mm đối với bản sàn,

- Không nhỏ hơn 14 mm đối với dầm và dược bố trí gần mép của tiết diện.Khoảng cách giữa các thanh thép được lấy như sau:

- Đối với bán sàn không lớn hon 300mm hoặc 2hs(lìs - chiều dày bản sàn)

- Đối với dầm không lớn hơn 400mm hoặc hai lần kích thước nhỏ nhất của tiết diện

Đường kính thép đai trong dầm bẽ tông ứng lực trước được lấy như sau:

- Khi chiều cao hj < 800mm, đường kính cốt thép đai không được nhỏ hơn hj/100;

- Khi chiều cao hd>800mm, dường kính cốt thép đai không được nhỏ hơn

8mm;

Cần bố trí các lưới thép hoặc các vòng xoắn dường kính thanh 6-8mm tại hai đầu neo và tại nơi cốt thép căng có độ cong lớn hoặc thay đổi hướng, với chiều dài không dưới 200 mm (hình 2.15)

Hình 2.15 Bô' trí lướitliép vòng xoắn

1- Cáp ƯLT; 2- Lưới thép; 3- Bêtông kết cấu; 4- Vòng xoắn; 5- Đế neo

6- Bao neo; 7- Mỡ bảo vệ đầu neo; 8- Băng dính bịt đầu vỏ cáp.

2.4.3 Cốt thép thường trong sàn bê tông ứng lực trước

Trong sàn bê tông ứng lực trước căng sau có bám dính hàm lượng cốt thép thường không ít hơn 0,0015 Ab và được phân bố đều thành hai lớp trên

và lớp dưới

Cốt thép thường cấu tạo được đặt theo cả hai phương (kể cả khi sàn tính theo một phương) trong sàn dùng thép nhóm CII trở lên đường kính không nhỏ hơn 14mm, và khoảng cách không lớn hơn 300mm

Tại vùng mũ cột hoặc vùng đầu cột sàn phẳng không có mũ cốt thép bố trí theo tính toán

Kích thước, chiều dày bản thép đế neo phải được tính toán theo điều kiện bền và khả năng chịu ép cục bộ của bê tông vào thời điểm căng cốt thép

Đối với sàn phẳng không dầm cần bố trí ít nhất 2 dầm chìm giao nhau trên đầu cột với;

- Cốt dọc đặt đối xứng (As= A ') có đường kính không nhỏ hơn 12mm,cốt ngang 4 nhánh có đường kình không nhỏ hơn 6mm Chiều dài kể từ mép cột ra mỗi bên không ít hơn hai lần kích thước tiết diện lớn nhất của cột dưới

- Có thể dùng cốt thép cứng giao nhau trên dầu cột khi kích thước cột nhỏ

hơn 500mm, hoặc chịu tải trọng lớn

Khi dùng dầm chìm gia cố trên đầu cột không có mũ, cho phép tính chu

vi tháp chọc thúng lấy bằng chiều dài đường nối các điểm mút ngoài các

Neo và bộ nối phải được bố trí tại các vị trí thoả mãn các yêu cầu bảo vệ

và điều kiện thi công kết cấu Trong kết cấu bê tông ứng lực trước căng sau

có bám dính, neo và bộ nối phải được đặt tại các vị trí sao cho khoảng cách

từ chúng đến vị trí bó thép căng đạt trạng thái giới hạn khả năng chịu lực

không nhỏ hơn độ dài truyền lực /p

Vị trí đặt neo và bộ nối trong kết cấu bê tông ứng lực trước không bám

dính chịu tác dụng của tải trọng lặp đi lặp lại nhiều lần cần xét đến các yếu

tố mỏi của vật liệu